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생물정보학 실험 보고서(아주대학교 생명과학실험 A+ 보고서)

생물정보학 실험 보고서(과목명)(학번 학과 이름)(날짜)1. Title생물정보학2. 실험의 목적/의의생물정보학 학문을 이해하고 생물정보학 tool을 사용하는 방법을 익혀 미지의 유전자를 존재하는 데이터베이스에 대조하..

리포트| 2021.01.05| 14페이지| 2,000원| 조회(1,961)

DNA, 아미노산, 생물정보학, 생명과학실험, blast, 유전자 발현, 염기쌍 돌연변이, 보고서만에이쁠인사람

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광합성 측정 실험보고서(아주대학교 생명과학실험 A+ 보고서) 평가A+최고예요

광합성 측정 실험보고서(과목명)(학번 학과 이름)(날짜)1. Title광합성 측정2. 실험의 목적/의의식물이 빛 에너지로 공기 중의 탄소를 고정하여 유기물을 얻는 과정인 광합성에 있어서 명반응, 암반응 그리고 광합성 중의 기체 교환 과정에 대해 실험을 하며 학습함으로써 광합성에서 각 반응이 담당하는 역할과 그 기능을 이해한다.3. 실험원리3.1 광합성광합성은 녹색 식물 및 다른 생명체가 빛 에너지를 이용하여 CO2와 물로부터 유기 화합물, 즉 화학 에너지를 생성하는 과정이다. 광합성은 진핵생물의 경우 주로 엽록체에서 발생하고, 원핵생물의 경우는 세포막과 원형질 막에서 발생한다. 광합성의 과정은 크게 광의존반응인 명반응과 광독립반응인 암반응으로 구분된다. 광합성의 과정을 식으로 요약한다면 다음과 같다.3.1.1 명반응광의존반응인 명반응은 크게 빛에너지를 흡수하는 과정과 NADPH와 ATP 생성하는 과정 2가지 과정으로 구성된다. 엽록체의 틸라코이드 막에 위치하는 광계는 빛을 수확해 주는 안테나 복합체를 이용하여 엽록소와 카로티노이드 분자를 통해 빛 에너지를 흡수한다. 이렇게 엽록소에 흡수된 빛에너지는 유도 공명 현상에 의해 반응 중심 엽록소로 도달하고, 이곳에 도달한 에너지는 들뜬 전자의 형태로 전자전달계로 전달된다. 이후 틸라코이드 내강으로 들어온 가 반응 중심으로 전자를 제공하고, 2개의 와 1/2개의 구조로 변환하면서, 틸라코이드 내강에 높은 양성자 농도를 만들며 산소를 생성한다. 그리고 빛에너지로부터 흡수한 에너지를 기반으로 O가 반응 중심으로 제공한 전자를 더 높은 에너지 준위에 이르게 만든다. 그 후 이 전자는 전자전달계를 거치면서 에너지 준위가 아래로 떨어지면서 흐른다. 전자는 전자전달계를 통해 전달되면서 자유에너지를 방출하는데, 이로 인해 틸라코이드 내강이 더 높도록 농도 기울기를 만든다. 전자는 P680과 P780을 거쳐 마지막 전자 수용체인 에 도달한다. 환원 효소는 2개의 전자와 2개의 양성자를 이용하여 를 로 환원시키고, 양성자 1개를 방출ogen의 약어로 ‘수소 이온 농도’를 의미한다. 이는 산성도와 같은 의미를 가지며, pH 1부터 14까지로 구분된다. 이렇게 구분되는 것들 중 pH 1 ~ 6은 산성, pH 7은 중성, pH 8 ~ 14는 염기성이라고 칭한다.3.3 산염기 지시약(페놀레드)pH를 기준으로 하여 화학적 변화를 관찰할 수 있도록 넣어주는 물질로써, 지시약의 색의 변화를 통해서 화학적 변화를 관찰할 수 있다. 해당 실험에서는 페놀레드를 사용하는데, 페놀레드는 pH 6.8 아래에서는 노란색을 띠고, pH 8.2 이상에서는 분홍색을 띤다. 지시약의 색깔이 pH에 따라 변하는 이유는 다음과 같다. 물질은 구조가 변화하는 기준 상수인 이온화상수 pK를 갖고 있는데, pH가 pK보다 낮은 pH일때는 수소 이온과 완전하게 결합한 분자형으로 존재하고, 그 반대의 경우엔 수소 이온을 내어주는 이온형으로 존재한다. 이때 분자형과 이온형은 빛을 반사하는 형태가 다르기 때문에, 지시약의 색깔도 달라지게 되는 것이다. 색깔이 3가지인 지시약의 경우는 이온형, 분자형+이온형, 분자형으로 구분되어 색깔이 관찰되는 것이다.4. 실험 방법4.1 마이크로파이펫 사용법마이크로파이펫은 매우 적은 단위의 액체를 옮기는 실험 기구로써, 0.1µl ~ 1000µl를 담을 수 있다. 액체를 옮기기 위해선, 각각의 부피에 정해진 tip을 사용하여서 액체를 옮기도록 한다. 마이크로파이펫을 사용하는 과정은 다음과 같다.① Volume adjustment knob를 통해 원하는 용량만큼 설정한 후, tip 통에 존재하는 tip을 pipette의 shaft 부분에 꽂아 빼낸다. 이때 tip 부분이 손상 또는 오염되었을 경우, tip ejector를 이용해 손상된 tip을 제거하고 새로운 tip을 사용하도록 한다,② 용액의 밖에서 엄지를 제외한 나머지 손가락으로 손잡이를 잡고 첫 번째 정지 지점까지 엄지를 이용해 plunger button을 천천히 누른다.③ 첫 번째 정지 지점까지 눌린 pipette의 tip 부분을 용액에 적당한 안으로 쉽게 파악하기 위해 를 엽록체와 함께 넣어준다. 투입된 는 대신 최종 전자 수용체 역할을 하여 대신 전자를 획득한다. 만약 명반응이 발생했다면 청색을 띠는 는 전자에 의해 환원된다면 투명한 색깔을 가지는 가 될 것이다. 실험 과정은 다음과 같다.① 3개의 15mL conical 튜브에 각각 ‘control’, ‘명조건’, ‘암조건’을 label을 통해 표시한다.② Control 튜브엔 PBS 6mL를, 명조건 튜브와 암조건 튜브엔 5.4mL를 분주한다. 분주하는 방법은 4.1 마이크로피펫 사용법을 따른다.③ DCPIP를 3개의 튜브에 2mL씩 분주한다.④ 명조건 튜브와 암조건 튜브에 엽록소를 0.4mL 분주한다. 이때 엽록소는 튜브 아래쪽에 가라앉아 모여있기 때문에 엽록소가 들어있는 튜브에서 엽록체를 추출할 때, 엽록소 튜브를 흔들 어서 추출하도록 한다.⑤ 모든 튜브의 뚜껑을 닫은 뒤, 암반응 튜브를 호일로 감싸준다.⑥ 찬물을 담은 비커에 3개의 튜브를 넣은 후 30분간 빛을 비추어 준다.⑦ 각각의 튜브의 색깔이 어떻게 변화하는지 관찰하고, 600nm에서 흡광도 값을 측정한다.흡광도를 계산하는 공식은 다음과 같다.4.3 암반응 실험암반응 실험의 목적은 광합성의 결과로 생성되는 결과물인 포도당을 관찰하기 위해서다. 포도당은 최종 저장당인 녹말의 형태로 잎에 저장되므로, 만약 암반응이 정상적으로 이루어졌다면, 잎에 요오드 용액을 뿌렸을 때 요오드-녹말 반응을 관찰할 수 있을 것이다. 에탄올에 이파리를 담그는 이유는 탈색 작용을 통해 엽록소를 제거하여 관찰에 용이하도록 하기 위함이다. 추가로 과정 중에 사용하는 항온 수조는 수조에 온도 제어 장치를 붙여 작동하는 실험기구로써, 수조 속 온도가 설정한 온도 범위를 유지한다. 실험 과정은 다음과 같다.① 한 가지 식물을 호일을 감싸지 않은 채로 생장실에 하루 동안 배양하고, 다른 식물은 호일로 감싸 빛을 차단한 상태로 생장실에 하루 동안 배양한다.② 2개의 튜브에 각각 명조건, 암조건 label을 붙인 후, 에탄성 시 붉은 색을 띄기 때문에 PH가 변화할 시에 육안으로 쉽게 관찰할 수 있도록 해준다. 그리고 가스 생성 여부와 정도를 용이하게 관찰하기 위해 수중식물인 말미잘을 증류수가 담긴 튜브에 넣어, 광합성 시 물속에 생기는 기포의 수를 체크한다. 실험 과정은 다음과 같다.① 2개의 15mL conical 튜브에 각각 ‘명조건’, ‘암조건’을 label을 통해 표시한다.② 검정말 하나를 반으로 잘라서 두 개의 튜브에 각각 넣는다.③ 페놀레드가 0.003%가 함유된 증류수를 두 개의 튜브에 가득 채운다.④ 24시간 동안 배양한다.⑤ 튜브를 관찰하여 색깔의 변화, 기포의 수를 관찰해 준다.5. 실험결과5.1 명반응 실험결과5.1.1 색깔 변화Control 튜브와 암반응 튜브는 각각 무색과 청색에서 색깔 변화가 없었고, 명반응 튜브의 경우는 청색에서 옅은 청록으로 변화하였다.5.1.2 600nm 흡광도 측정명처리를 한 튜브에 대해서 4회에 걸쳐 흡광도를 측정한 결과, 평균 0.174를 기록했다. 암처리를 한 튜브에 대해서 4회에 걸쳐 흡광도를 측정한 결과, 평균 0.544를 기록했다.5.2 암반응 실험 결과암반응 처리한 이파리와 명반응 처리한 이파리 모두에 아이오딘-녹말 반응이 발생했고, 명반응 처리한 이파리가 훨씬 더 많이 발생했다.5.3 가스 교환 실험명반응 튜브는 노란색에서 붉은색으로 색깔이 변화하였고, 암반응 튜브는 색깔이 변화하지 않았다. 명반응 튜브의 이파리 주변에 기포가 발생한 것을 확인할 수 있다6. 고찰6.1 명반응 실험에 관련하여명반응 실험의 목적은 명반응에서 발생하는 전자의 이동을 관찰하기 위함이었다. 실험 결과에 따르면 명반응 튜브의 색깔만이 투명한 색깔로 변하였다. 즉 이를 통해 엽록체가 빛에너지를 획득해야만 최종 전자 수용체가 전자를 획득할 수 있다는 것을 알 수 있다. 그리고 이 과정에서 이를 증명하기 위해서 DCPIP를 사용한 이유는 다음과 같다. 우선 DCPIP는 산화-환원 지시약으로 사용되는 화합물로써, 산화되었을 때는 600nm에서 최대므로, 빛에너지를 획득할수록 광합성의 속도가 더욱 빨라진다는 결론까지 이끌어낼 수 있다. 하지만 이에 대해 추가로 조사해보니, 빛에너지를 획득할수록 무조건 광합성의 속도가 빨라지는 것은 아니었다. 우선 광합성의 속도는 온도와 빛의 세기 양쪽의 영향을 받는다. 비교적 낮은 온도에서 온도를 일정하게 하고 빛의 세기를 점점 늘리면 광합성 속도는 빛의 세기에 비례해서 증가한다. 그러나 어느 정도 빛이 강해지면 그 이상으로 빛의 세기를 늘려도 광합성 속도는 증가하지 않는다. 이렇게 광합성률이 더 이상 증가하지 않고 포화되는 현상을 광포화라 한다. 그때의 빛의 세기를 광포화점이라 한다. 즉 광포화점 이전까지의 빛의 세기는 광합성의 속도를 빠르게 해주지만, 그 이상은 더 빠르게 할 수 없다.6.3 기체 교환 실험에 관련하여가스 교환 실험은 광합성 과정 중 의 방출과 의 흡수를 PH의 변화와 가스의 생성 여부와 정도를 통해 알아보는 것이었다. 실험 결과 명조건의 튜브는 색깔이 붉게 변하였다. 페놀르드는 염기성과 반응할 때 붉은 색을 띠기 때문에, 의 방출이 명조건 튜브에서 활발하게 발생하였음을 알 수 있다.7. 참고문헌논문 및 서적강경리, 정영란, 광합성의 기본 개념에 관한 학생들의 이해도 조사 및 오개념 분석, 한국과학교육학회 학술발표 및 세미나집, 1998년, 28-29쪽.박상규 외 3명, 생명과학 기초와 응용, 라이프사이언스, 2018년, 45-51쪽.Taylor 외 4명, 생명과학 개념과 현상의 이해, 라이프사이언스, 2018년, 112-115쪽.오광석, 이춘환, 엽록소 농도 결정을 위하여 측정한 흡광도 값의 신뢰도 검정 지표로서 엽록소 a/b 비례치, 생명과학회지 29(5), 2019년 ,509-513쪽.강선화, 분자 마법으로 부피를 변화시켜라, 자음과 모음, 2014년, 207-216쪽.웹사이트위키백과, 광합성, Hyperlink "https://ko.wikipedia.org/wiki/%EA%B4%91%ED%95%A9%EC%84%B1" https://ko.wiki일).

자연과학| 2021.01.05| 10페이지| 1,500원| 조회(1,869)

광합성, 명반응, 생명과학실험, 암반응, 산염기 지시약, 가스교환실험, 보고서만에이..

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동식물 세포 관찰 실험 보고서(아주대학교 생명과학실험 A+ 보고서) 평가A+최고예요

동식물 세포 관찰 실험 보고서(과목명)(학번 학과 이름)(공동 실험자)(날짜)1. Title동식물 세포 관찰 실험 보고서2. 실험의 목적/의의관찰을 통해 식물세포인 잎의 공변세포와 양파 표피세포를 동물세포인 사람의 구강상피세포와 비교하여 각각의 세포만의 특별한 구조를 파악하여 차이점을 알 수 있다. 또한 마이크로미터를 이용하여 구강 상피 세포, 양파 표피 세포, 잎의 공변세포의 크기를 측정할 수 있다.3. 실험원리3.1 현미경의 원리현미경의 광원을 통해 표본을 비추면 이 중 일부 빛은 표본을 통과하게 된다. 이러한 빛들을 현미경 속 대물렌즈를 지나 굴절되어 한점에 수렴하게 된다. 이 과정 중 대물렌즈에 의하여 얻어지는 확대된 상을 접안렌즈로 다시 확대하면 관찰자는 고배율로 확대된 상을 관찰할 수 있다.3.2 세포의 크기를 측정하는 방법접안 렌즈에 접안 마이크로미터를 넣고, 제물대 위에 대물 마이크로미터를 올려 둔 후, 각각의 배율마다 [그림 1]과 같이 눈금을 기록한다. 대물 마이크로미터의 한 눈금의 크기는 10µm로 고정되어 있으므로, 접안 마이크로미터의 1 눈금의 길이는 (겹쳐진 구간의 대물 마이크로미터 눈금 수/겹쳐진 구간의 접안 마이크로미터 눈금 수) * 10µm가 된다.3.3 실험에서 관찰할 세포의 특징[그림 2]을 통해 살펴보면 동물 세포와 식물세포는 핵과, 같은 종류의 세포 소기관 다수를 갖는다. 식물 세포만의 특화된 구조로는 엽록체, 중심 액포, 세포벽이 존재한다. 이중 엽록체는 이중막으로 둘러싸인 기관으로써, 광합성을 통해 빛 에너지를 ATP 에너지로 전환하는 역할을 하고, 중심 액포는 막으로 둘러싸인 거대한 기관으로써, 세포의 물리적 유지와 다양한 물질 저장을 담당하고, 세포벽은 셀룰로오스로 이루어진 견고한 층으로써, 세포 보호와 압력유지 기능과 더불어 세포의 형태를 유지하게 해준다.4. 실험방법4.1 접안 마이크로미터의 눈금 크기 계산① 광학현미경의 접안렌즈 한쪽을 뽑아서, 접안렌즈를 돌려 렌즈 부분을 분리한다.② 그 안에 접안마이크로미터를 넣고 다시 접안렌즈를 돌린 후, 광학현미경에 꼽아준다.③ 제일 위까지 올린 제물대 위에 대물마이크로미터를 올린 후, 각각의 배율별로 접안마이크로미터의 눈금이 대물마이크로미터와 몇 칸이 겹치는 지를 측정한다.④ 3.2에서 다룬 공식에 대입하여, 배율별로 접안마이크로미터 1칸의 크기를 계산한다.4.2 구강 세포 관찰① 면봉, 슬라이드 글라스, 커버 글라스, 여과지, 메틸렌블루 염색약을 준비한다② 입안 볼 안쪽을 면봉을 이용하여 살짝 긁어낸다.③ 슬라이드 글라스 위에 도말한 뒤 염색약을 한 방울 떨어뜨리고 5분간 염색한다. 이때 슬라이드 글라스에 세포가 골고루 펴지도록 겹치지 않게 도말하도록 한다.④ 슬라이드 글라스 중 도말한 곳 위에 커버 글라스를 조심히 덮는다. 이때 기포가 생기지 않도록 주의한다.⑤ 커버글라스 밖으로 새어 나온 염색약이 있다면, 여과지를 통해 제거한다.⑥ 현미경을 통해 저배율에서 고배율로 세포를 관측한다.⑦ X400배 배율로 구강 세포의 크기를 측정한다.4.3 양파 표피 세포, 잎의 공변세포 관찰① 잎, 양파, 아세트산카민 염색약, 슬라이드 글라스, 커버 글라스, 여과지, 핀셋, 면도 칼을 준비한다.② 면도 칼로 양파의 표면 일부를 #자 모양으로 잘라낸다.③ 잘라낸 부분에서 핀셋을 통해 양파 표피를 떼어낸다. 이때 양파 표피가 얇을수록 관찰에 용이하므로 가능한 얇게 떼어내도록 한다.④ 떼어낸 양파 표피를 슬라이드 글라스 위에 올려놓은 후, 염색약을 한 방울 떨어뜨린 후, 5분간 염색한다.⑤ 염색된 양파 표피 위에 커버 글라스를 조심히 덮는다. 이때 기포가 생기지 않도록 주의한다.⑥ 커버글라스 밖으로 새어 나온 염색약이 있다면 여과지를 통해 제거한다.⑦ 나뭇잎을 어긋나게 찢은 후, 나뭇잎 뒷면 쪽의 찢어진 경계에 존재하는 투명한 부분을 면도 칼로 조금 획득한다.⑧ 이 부분을 슬라이드 글라스 위에 놓고, 염색을 하지 않은 채로 커버 글라스를 덮는다.⑨ ⑥과 ⑧의 과정에서 획득한 두 표본을 현미경을 통해 저배율에서 고배율로 관측한다.⑩ 양파는 X100 배율 이상에서, 잎의 공변세포는 X400 배율 이상에서 세포의 크기를 측정한다.5. 실험결과5.1 접안 마이크로미터 눈금 1개의 길이 측정대물 마이크로미터 눈금 10칸에 접안 마이크로미터 눈금이 10칸이 겹친다. 3.2에서 다룬 공식에 의해 100배율로 관찰할 때의 접안 마이크로미터 눈금 1개의 길이는 (10/10) * 10µm = 10µm다.대물 마이크로미터 눈금 10칸에 접안 마이크로미터 눈금이 39칸이 겹친다. 3.2에서 다룬 공식에 의해 400배 배율로 관측할 때 접안 마이크로미터의 눈금 1개의 길이는 (10/39) * 10마이크로미터 = 2.56µm이다.5.2 구강세포 관찰세포마다 형태가 일정하지 않다.핵이 염색되어 뚜렷한 형태로 관측된다.세포 하나의 장축 길이: 15칸 = 38.4µm세포 하나의 단축 길이: 11칸 = 28.16µm5.3 양파 표피세포 관찰세포가 직사각형 모양으로 일정한 형태를 갖추고 있다.핵이 염색되어 뚜렷한 형태로 관찰된다.세포벽이 관찰된다.세포 하나의 장축 길이: 85칸 = 217.6µm세포 하나의 단축 길이: 17칸 = 43.52µm5.4 잎의 공변세포 관찰표피세포 사이에 공변세포가 관측된다.반달 2개가 합쳐진 모양이다.기공이 닫힌 채로 관측되었다.공변 세포의 장축 길이: 5칸 = 12.8µm공변 세포의 단축 길이: 4칸 = 10.24µm기공의 장축 길이: 3.5칸 = 8.96µm기공의 단축 길이: 2칸 = 5.12µm6. 고찰1) 메틸렌블루 및 아세토카민에 의해서 염색되는 부위는 양파 표피세포와 동물세포 중 어디이며, 왜 그 부분이 염색되는지 생각해 보시오.양파 표피세포와 동물세포 모두 핵 속의 염색체 부분이 염색된다. 핵 안의 염색체는 DNA로 이루어져 있는데, DNA의 구조 중 인산기로 인해서 DNA(염색체)는 전체적으로 음전하를 띈다. 따라서 염기성을 띠는 메틸렌블루 염색약 또는 아세토카민 염색약을 떨어트리게 되면, 염색약의 양이온이 인산기 주위로 끌려가서 염색체가 염색이 된다. 이 염색체는 핵 속에 있기 때문에 관찰자가 핵을 뚜렷하게 관찰할 수 있게 된다. 추가로 관찰의 편리성을 위해 동물세포는 세포 내부가 붉은색이 많이 분포하여 파란색 염색약인 메틸렌블루로 염색하고, 식물세포는 엽록체에 의해 푸른색이 많이 분포하여 붉은색 염색약인 아스트센카민으로 염색한다.2) 1개의 대물마이크로미터 눈금에 12개의 접안마이크로미터 눈금이 겹쳤다면 접안마이크로미터의 눈금 1개의 간격은 얼마인가? 계산과정을 쓰면서 계산하시오.3) 모든 대물렌즈에서 배율에 관계없이 세포의 크기를 결정하는 데 같은 환산공식을 사용할 수 있는지 설명하시오.대물마이크로미터의 눈금 1개의 크기가 10µm로 일정한 상태에서 여러 배율에 따른 눈금의 개수를 측정하기 때문에 같은 환상 공식을 사용해도 가능하다. 예를 들어 15cm자를 찍은 사진을 2배로 관찰한다고 해서 자의 길이가 2배로 측정되지 않는 것과 같은 현상이다.4) 구강 세포의 실험이 잘 관찰되지 않은 이유실험 중 도말하는 과정에 있어서 골고루 펴바르지 않아서 구강세포가 뭉친 것으로 예상된다.5) 공변세포가 뒷면에 많은 이유관찰에 있어서 잎의 뒷면에 있는 조직을 획득하는 것이 더 용이하다는 것을 알고 나서, 그 이유가 궁금하여 찾아보게 되었다. 기공은 물질 이동의 통로로써, 공변세포는 기공을 통해 이산화탄소, 물, 산소를 흡수하거나 배출하기도 한다. 그로 인해 기공은 햇빛이 적게 닿는 곳에 위치하는 것이 수분을 잃지 않는 것에 도움이 되기 때문에 뒷면에 존재한다고 한다.7. 참고문헌웹사이트doopeidaP, 대물마이크로미터,접안마이크로미터, Hyperlink "http://www.doopedia.co.kr/photobox/comm/community.do?_method=view&GAL_IDX=101011000610044" http://www.doopedia.co.kr/photobox/comm/community.do?_method=view&GAL_IDX=101011000610044 (9월 23일).사이언스올, 공변세포, Hyperlink "https://www.scienceall.com/%EA%B3%B5%EB%B3%80%EC%84%B8%ED%8F%ACguard-cell-2/" https://www.scienceall.com/%EA%B3%B5%EB%B3%80%EC%84%B8%ED%8F%ACguard-cell-2/ (9월 27일).화학공학소재연구정보센터, 세포 구조와 구성 요소, Hyperlink "https://www.cheric.org/files/education/cyberlecture/d200202/d200202-201" https://www.cheric.org/files/education/cyberlecture/d200202/d200202-201 (9월30일).책박상규 외 3명, 생명과학-기초와 응용, 라이프사이언스, 2018년, 44-46쪽.

자연과학| 2021.01.05| 8페이지| 2,000원| 조회(682)

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Plasmid DNA 추출 실험보고서 (아주대학교 생명과학실험 A+ 보고서) 평가A+최고예요

Plasmid DNA 추출 실험 보고서(과목명)(학번 학과 이름)(공동 실험자)(날짜)1. TitlePlasmid DNA 추출 실험2. 실험의 목적/의의플라스미드(plasmid)라는 염색체 이외의 자가복제 DNA의 분리를 통하여 DNA의 추출 및 정제 방법의 원리를 배우고, DNA의 이화학적 특성을 이해한다.3. 실험원리3.1 원핵세포원핵세포는 우선 핵막이 없어, 원핵세포의 유전 물질은 세포질에 퍼져 있는 상태이다. 이 유전 물질은 핵양체로, 하나의 원형 DNA가 섬유 뭉치로 뭉친 모양이다. 이 핵양체엔 단백질이 결합되어 있지만 히스톤 단백질이 없어 염색체로 뭉칠 수 없기 때문에 세포 분열 시 염색체의 이동을 관찰할 수 없다. 단백질을 생성하는 리보솜을 갖고, 이동에 쓰이는 섬모와 편모를 갖는다. 하지만 엽록체, 소포체, 골지체, 미토콘드리아와 같은 막성 세포 소기관이 존재하지 않아 진핵 세포에 비해 비교적 적은 기능을 갖게 된다. 세포벽으로 이루어져 급격한 삼투압의 변화로 인한 세포의 변형이나 파괴를 막는다. 생식은 주로 분열법으로 빠르게 분열한다.3.2 진핵세포원핵 세포와 다르게 핵막이 존재해서, 유전 물질이 핵 속에 존재한다. 핵은 2겹의 막으로 둘러싸여 있으며, 핵 속에는 인, 염색사, 핵질 등의 구조가 존재한다. 이 염색사는 다수의 선형 DNA가 뭉쳐있는 구조이다. 또한 미토콘드리아, 골지체, 엽록체 등의 세포 소기관을 가져 세포 내부를 구획하여 여러 가지 종류의 물질대사 과정이 동시에 일어날 수 있다. 또한 세포 내 소화를 담당하는 리소좀과 단백질을 생성하는 리보솜 등을 가져 세포가 원핵세포에 비해 상대적으로 효율적인 생존을 할 수 있다.3.3 플라스미드 DNA고균류나 효모와 같은 일부 진핵생물들과 몇몇 원핵생물이 자신의 염색체 DNA 이외에 또 가지고 있는 짧은 고리형 DNA를 의미한다. 이 플라스미드 DNA는 정제 과정 중 변형에 의해 3가지의 형태로 변할 수 있다. 변형이 가해지지 않은 일반적인 구조인 Supercoiled DNA (closed옮기는 벡터로 작용한다. 따라서 외부에서 연구하려 하는 DNA 조각을 플라스미드에 집어넣고 연결한 후 박테리아에 넣어주어, DNA 조각을 복제하는 벡터로 쓰이기도 한다. 분자유전학 실험에서 자주 쓰이는 플라스미드는 자연에 존재하는 플라스미드의 특정한 부위를 절단하고 조합하고 만들어서, 특정 제한 효소에 의해 특정 부위만 잘리도록 제작되었다. 플라스미드를 정제하는 방법은 크게 Alkaline lysis miniprep, Boiling miniprep, Lithium miniprep으로 나뉜다. 이 중 본 실험에서 쓰이는 Alkaline lysis miniprep는 가장 일반적으로 쓰이는 분리 방법으로, 플라스미드를 지니는 박테리아에 산성 물질과 염기성 물질을 차례로 처리해 플라스미드를 제외한 나머지 물질을 변성시켜 플라스미드만을 얻는 방법이다.3.4 원심분리기실험 기구의 축을 중심으로 물질 또는 시료를 회전시켜서 원심력을 가하는 장치이다. 원심력을 가하게 되면 물질 또는 시료는 밀도에 따라 분리되기 때문에, 시료 중에 특정 시료를 분리하기 위해 쓰곤 한다. 원심 분리기는 기본적으로 축 하나를 중심으로 회전하기 때문에 분리하려는 물질과 같은 질량의 물질을 맞은편에 꽂고 회전시켜주어야 한다.3.5 전기영동전극 사이의 전기장에서 용액 속에 있는 전하가 반대 전하 전극으로 이동하는 현상이다. 이러한 현상을 생체 고분자들의 성질을 연구하고, 분석, 정제, 분리하는 과정 중에 사용하기도 한다. DNA, RNA, 단백질과 같은 고분자들은 고유의 전하를 띄고 있으며, 각기 다른 크기와 모양을 갖기 때문에 이동 정도가 다르다는 점을 통해 물질들을 분리할 수 있다. 분리를 효과적으로 하기 위해, 완충 용액에 고분자를 투입하게 된다. 완충 용액 속의 거대 분자들은 완충 용액의 pH에 따라 다른 전하를 띤다. 해당 과정에서 일정한 전기장을 유지해야 하기 때문에 일정한 pH를 유지하는 것이 주요하다. 본 실험에서는 아가로오스 겔 전기영동을 사용한다. 아가로오스 겔 전기영동은 해상도가 눈으로 보면 안구에 유해하므로, UV 커버를 통해 관찰자의 안구를 보호할 수 있도록 한다. 보통 UV 트랜스일루미네이터와 함께 UV를 쐬면 발광하는 물질을 함께 사용한다.4. 실험 방법4.1 plasmid DNA 추출 실험본 실험에서는 대장균에 pMAL-c2X라는 벡터를 형질 전환시켜 놓고 배양을 한 후, 워시를 통해펠렛 형태로 얻고 나서 실험을 시작한다. 또한 실험 과정 중에 원심분리기를 이용하기 때문에, 똑같은 tube에 2개를 제작하면서 실험을 이어가도록 한다. 또한 실험 과정 중에 “원심 분리한다”라는 것은 튜브 2개를 마주 보게 원심분리기에 꽂는 것을 의미한다. 실험 과정은 다음과 같다.① 배양된 대장균을 원심분리를 통해 침전시킨다.② pellet에 buffer 1에 250µl를 넣고 침천되어 있는 대장균을 피펫으로 pipetting해주어 재부유 되도록 한다.③ Buffer 2를 250µl 넣고, 가볍게 inverting으로 4~6회 섞어준다.④ ③의 과정을 거친 직후에 Buffer 3을 350µl 넣고, 부드럽게 inverting으로 4~6회 섞어준다.⑤ 4도, 13000RPM에서 10분간 원심 분리를 한다.⑥ 원심 분리를 한 튜브의 상층액을 DNA binding column tube로 옮긴다. 이때 불순물들은 최대한 가져오지 않도록 한다.⑦ DNA binding column tube를 13000 RMP에서 1분간 원심분리 한다.⑧ column을 분리하여 튜브로 내려온 액체를 버린 후, column을 다시 끼운다.⑨ Buffer 4를 700µl column의 벽을 따라서 넣은 후, 13000RPM에서 1분간 원심분리한다.⑩ 새로운 1.5ml tube로 column을 옮기고, 상온에서 1분간 말린다.⑪ Buffer 5를 column에 실리카 부분에 직접 대고 50을 넣고, 13000RMP에서 1분간 원심분리를 한다.⑫ 원심 분리 이후, 50µl의 DNA가 담긴 tube에 6X loading buffer를 10µl을 pipetting을 이용하여 섞는다.기영동 장치에 TAE 버퍼를 넣는다.② 젤의 홈이 있는 부분을 전기영동 장치의 – 극 방향에 둔다.③ 홈 부분의 제일 위에서부터 사이즈 마커 2µl, SAL1을 친 Cut DNA 10µl, 실험자가 추출한 2개의 DNA 중 1개 10µl, 실험자가 추출한 2개의 DNA 중 나머지를 10µl 넣어 로딩해 준다.④ 전기영동 장치의 안전 덮개를 부착시킨 후, 선을 파워서플라이에 연결하고 135V에서 25분간 전기영동을 실시한다.⑤ 아가로오즈 젤을 빼서, 트랜스일루미네이터 기계로 옮겨준다.⑥ 기계의 UV를 켜준 후, 실험 결과를 육안으로 확인한다.5. 실험결과Size marker의 결과가 10개의 선으로 관측되었다.Cut DNA의 결과가 size marker의 아래에서부터 6번째와 7번째 사이에 있음을 알 수 있다.pMAL-c2X의 결과가 size marker의 아래에서부터 6번째와 7번째 사이에 있음을 알 수 있다.6. 고찰6.1 Plasmid DNA의 추출 방법 실험 과정에 대한 고찰실험 과정 중 ②번 과정에서 Buffer 1을 pellet에 넣는 것은 세포벽을 허물게 한다. Buffer 1은 resuspension buffer로 글루코스, EDTA, RNase 등을 갖는데, 이 중 글루코스는 삼투압을 일정하게 유지하여 세균이 터지지 않도록 하고, EDTA는 세포벽을 안정하게 하는 요소인 칼슘 이온을 제거하여, 세포벽을 불안정하게 만든다.③번 과정에서 Buffer 2를 넣는 것은 세포벽을 파괴하고 genomic DNA를 변성하는 효과를 가져온다. Buffer 2가 Lysis buffer로 SDS, NaOH 등을 갖는데, 이 중 NaOH는 Chromosomal DNA를 변성시키고, SDS는 세포막의 인지질 이중막을 녹여 세포벽을 완전히 허물수 있게 하기 때문이다.④번 과정에서 Buffer 3을 넣는 것은 buffer 2로 인해 변성되었던 DNA 중 Plasmid DNA를 원상태로 복구한다. Buffer 3은 neutralization buffer로 dH20를 갖는데A를 버퍼에 녹이는 역할을 한다. 따라서 해당 과정에서 silica resin 부분에 대고 넣어, 버퍼에 잘 녹을 수 있도록 해주는 것이다.⑫에서 6X loading buffer을 10 마이크로리터 넣는 것은 11에서 얻은 50마이크로리터에 대해 5 대 1 비율로 버퍼를 넣어야 하기 때문이다.6.2 DNA 전기영동 실험에 대한 고찰본 실험에서 주요한 점은 겔 속에 샘플에 이동시키는 것이다. 이동시키는 과정에 있어서 피펫 팁을 겔에 너무 깊게 꼽는다면, 밑이 뚫려서 DNA가 다른 곳으로 빠져나가는 경우가 발생할 수도 있고, 겔보다 너무 위에 로딩한다면 버퍼와 희석되게 만들 수도 있다. 따라서 겔의 중간 부분의 위치에서 샘플을 로딩하도록 한다.실험 결과를 살펴보면 우선 size marker가 10개의 선으로 나타난 것을 통해 전기영동이 정상적으로 이루어졌음을 알 수 있다. 또한 cut DNA의 linear 형태만을 결과로 관찰할 수 있음과 pMAL-c2X가 Open circular, linear, super coiled의 모든 형태로 관찰할 수 있음을 통해 SAL1 제한 효소가 cut DNA에 대해 잘 작용한 것을 알 수 있다. 그리고 size marker와의 상대적인 위치 비교를 통해 Cut DNA와 pMAL-c2X의 linear의 크기가 6000bp와 7000bp 사이인 사실을 확인할 수 있다.7. 참고문헌논문 및 서적김영태, DNA Polymerase의 구조 및 기능 연구, Journal of Life Science, 3.4 ,1993년, 194-208쪽.박성규, [지상강좌] 미세유체시스템 내에서의 DNA 전기영동분리, News & Information for Chemical Engineers, 30.6, 2012년, 695-699쪽.박상규 외 3명, 생명과학 기초와 응용, 라이프사이언스, 2018년, 94~97쪽.웹사이트위키백과, 전기영동, Hyperlink "https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%A0%84%EA%B8%B0%EC%98

자연과학| 2021.01.05| 8페이지| 2,000원| 조회(3,201)

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DNA 구조의 이해 실험 보고서(아주대학교 생명과학실험 A+ 보고서)

DNA 구조의 이해(수업명)(학번 학과 이름)(날짜)1. TitleDNA 구조의 이해2. 실험의 목적/의의디옥시리보뉴클레오티드로 이루어진 고분자 중합체인 DNA는 생물체의 유전 정보를 담고 있는데, DNA는 단일가닥 또는 이중가닥 형태로 존재하고, 세포를 가진 생물의 DNA의 경우 모두 이중가닥 형태이다. 본 실험에서는 이중가닥 DNA의 구조를 모형으로 직접 조립하여 DNA의 정확한 구조를 이해할 수 있도록 한다.3. 실험원리3.1 DNA 구조DNA는 4개의 서로 다른 뉴클레오타이드를 기본 구성 단위로 한다. 각각의 뉴클레오타이드는 5탄당 디옥시리보스, 인산기를 갖고 4개의 질소함유 염기인 아데닌, 타이민, 구아닌, 사이토신 중 하나의 염기를 가져서 인산-당-염기 구조를 갖는다. 이때 인산과 당은 공유결합의 형태로 결합되어 있다. 뉴클레오타이드가 다수 존재하는 구조인 폴리뉴클레오타이드 사슬 2개가 결합을 통해 DNA를 구성한다. 이때 타이민과 사이토신은 모두 피리미딘 염기로 1개의 고리로 구성되며 3개의 수소결합이 일어나며, 아데닌과 구아닌은 모두 퓨린 염기로 1개의 고리로 구성되고 2개의 수소결합이 일어난다. 이러한 특징을 상보적 염기 짝짓기라고 한다. 하나의 염기쌍은 DNA 분자의 긴 축에 거의 수직인 수평면에 놓이며 0.34nm의 길이를 차지한다. 이 쌍이 총 10개가 모여서 3.4nm의 길이를 이룰 때, 이중나선이 완전히 한 바퀴 회전을 한다. DNA의 전체적인 구조는 인산기와 디옥시리보스가 중합 과정을 통하여 사슬 한 가닥의 뼈대를 이룬 후, 핵 염기들이 서로 상보적인 수소 결합을 통하여 염기쌍을 이루어 이중나선을 만든다. 이중나선의 두 가닥은 역평행 구조를 이루어야만 화학적으로 안정적인 구조를 갖는다. 즉 한쪽 가닥이 3’ 말단이 다른 가닥의 5’의 말단과 마주보는 구조를 갖는다는 것이다. 이 3’과 5’는 DNA의 디옥시리보오스의 탄소 위치에 따라 정해지게 된다. DNA의 인산-당-염기 배열이 일직선으로 배열되어 있지 않기 때문에 생기는 현상인 M 1 대 1 비율로 존재해야 한다는 법칙이다. 그 이유로는 구아닌과 사이토신이 상보적 염기 짝짓기을 이루고 아데닌과 티민 또한 상보적 염기 짝짓기를 이루기 때문에, 구아닌과 사이토신의 양이 같고, 아데닌과 티민의 양이 같기 때문이다.3.3 이중나선과 역평형디옥시리보스는 5탄당으로 단원자 산소를 매개로 하여 [그림 2]와 같은 오각형의 구조를 이룬다. 단원자 산소부터 시계방향으로 각 탄소에 번호를 1번부터 5번까지 매긴다고 가정할 때, 디옥시리보오스의 1번 탄소는 핵염기와 결합하고, 2번과 3번 탄소는 하이드록시기와 결합하며, 4번과 5번 탄소는 인산염과 결합한다. 이때 인산염에 결합한 5번 탄소는 다른 뉴클레오타이드와 결합하여 DNA 염기서열 사슬은 항상 인산염을 사이에 두고 5번 탄소와 3번 탄소가 연결되게 된다. 이 연결을 5' → 3' 연결 방향성이라고 한다. 이때 인산염의 결합 위치로 인하여 DNA 가닥은 3차원에서 나선 구조로 꼬이게 된다. 이렇게 한 가닥이 구성되는 것을 바탕으로 두 가닥의 염기서열에 뼈대에 연결되는 핵 염기는 상보적으로 이루어지고, 그 결과 두 염기서열 뼈대는 서로 반대 방향으로 나란한 역평행을 갖게 된다. 이렇게 생기는 이중나선 구조는 DNA의 기능을 수행하는 데 필수적이다. 뉴클레오타이드의 핵염기는 유전정보를 저장하는데 수소 결합으로 유지되기 때문에 쉽게 풀렸다 닫힐 수 있다. 이 때문에 이중나선은 유전자 발현을 위해 일부분이 풀렸다 닫힐 수도 있고, 세포 분열의 과정에서 완전히 풀리고 복제될 수도 있다. 일부 또는 전체가 풀린 구조의 이중나선은 유전자 발현이 종료되거나 복제가 끝난 후 다시 닫힌다. 한편 이 과정에서 일어나는 현상인 돌연변이는 진화의 원인이 되기도 한다.3.4 뉴클레오타이드의 구성뉴클레오타이드는 인산-당-염기의 구조로 이루어진다. 우선 인자는 분자 중앙에 인을 가지며, 인산기로 인해 핵산이 산성을 띄게 한다. 뉴클레오타이드의 당은 탄소 5개로 구성된 5탄당으로 DNA의 경우 리보스보다 산소 원자가 한 개 적게 지를 인산으로 갖는다.3.5 DNA 기능3.5.1 유전자 발현염기서열 중 유전 형질 발현에 관여하는 염기서열에 대해 유전자라 하고, 그렇지 않은 것은 비부호화 DNA라고 한다. 유전자는 4가지 염기 중 3가지 염기를 갖는 코돈의 구조로 이루어져 있다. 유전자에서 실제 유전 정보가 담겨있는 구간은 엑손 구간, 그렇지 않은 곳은 인트론 구간이라고 한다. DNA의 유전자는 단백질의 정보만을 나타내기 때문에 단백질을 합성하는 기관인 리보솜으로 단백질의 정보를 전달하는 과정이 필요하다. 그 과정은 전사, 번역의 과정으로 구분된다. 전사 과정은 mRNA라고 불리는 전령 RNA를 통해 이루어지는데, mRNA는 RNA 중합 효소에 의해서 DNA에서 형성된다. 해당 과정은 2개의 DNA 가닥 중 1 가닥이 RNA 합성을 위한 주형가닥으로 사용되는데, 이때 상보적 결합을 이루며 전사하고 RNA에서는 티민 대신에 우라실이 존재한다. 전사된 부분에서 인트론 부분을 잘라내고 난 후의 mRNA는 리보솜으로 옮겨지고 번역된다. 리보솜의 결합 부위에 mRNA가 결합한 후, 그것에 맞는 tRNA를 받아들여 아미노산을 펩타이드 결합에 사용한 다음에, tRNA를 방출하고 다음 코돈을 읽는 과정을 반복한다. 해당 과정은 종결 코돈이 읽힐 때까지 반복되며, 종결 코돈이 읽힐 경우 합성이 중지되어 폴리펩타이드 사슬이 리보솜으로부터 방출되어 과정이 종료된다.3.5.2 DNA 복제원본의 DNA를 통해 2개의 DNA를 만드는 과정으로, DNA 중합 효소 복합체를 통해 이루어진다. 일반적으로 세포분열하는 과정에서 DNA 복제가 이루어지며, 교정 메커니즘을 통해 복제 오류를 수정한다. DNA 복제는 다음과 같은 과정을 통해 진행된다.① DNA 분자의 두 사슬이 헬리케이스에 의해 풀린다.② 프라이메이즈가 프라이머를 생성하여, DNA 중합효소가 상보적으로 결합할 수 있도록 한다.③ 두 가닥이 선도 가닥과 지연 가닥으로 구분되고, 프라이머의 3’ – OH의 말단에 여러 효소들이 붙는다.④ 복제가 충분히 이루어졌을기쌍을 이루는 염기 2쌍(아데닌-티민, 구아닌-사이토신)과 5탄당, 인산기의 모형은 키트 속에 이미 조작되어 있으므로, 실험자가 원하는 대로 선택하여 사용하면 된다. 또한 360도로 회전하는 DNA 이중나선 구조를 재현하기 위해, 36도씩 회전시킬 수 있는 검정 대가 존재한다. 해당 실험 중에서는 [그림 3]과 같이 산소를 기준으로 오른쪽에서부터 1,2,3,4 번호를 매기고 4번 탄소에 탄소 하나를 더 연결한 것을 5번 탄소라 하여 각각의 탄소의 위치를 상대적으로 정의하겠다.실험 방법은 다음과 같다.① 봉 2개를 연결하고, 봉 밑에 부분에 지지대를 설치한다.② 판에 지지대를 붙인 후, 판의 뒷면에 나사로 고정하여 지지대를 판 위에 설치한다.③ DNA를 구성할 상보적 염기쌍을 10개 선택한다.④ 봉에 검정대를 꽂고, 염기쌍 1개를 꽂는 과정을 10번 반복한다.⑤ 두 가닥 중에 하단을 3’ 쪽으로 설정할 가닥을 선택한다.⑥ 해당 가닥 중 제일 하단에 있는 염기쌍에 대해, 5탄당의 1번 탄소와 염기를 결합시킨다.⑦ 인산기를 5탄당의 3번 탄소와 결합시킨다.⑧ 그 위에 존재하는 염기와 새로운 5탄당의 1번 탄소와 결합시킨다.⑨ ⑧의 새로운 5탄당의 3번 탄소와 ⑦의 인산기를 결합시킨다.⑩ ⑥~⑨의 과정을 10개의 염기에 대해 반복한다.⑪ 나머지 가닥의 중 제일 위에 존재하는 염기쌍에 대해, 5탄당의 1번 탄소와 염기를 결합시킨다.⑫ 인산기를 5탄당의 3번 탄소와 결합시킨다.⑬ 그 아래에 존재하는 염기와 새로운 5탄당의 1번 탄소와 결합시킨다.⑭ ⑬의 새로운 5탄당의 3번 탄소와 ⑫의 인산기를 결합시킨다.⑮ ⑪~⑭의 과정을 10개의 염기에 대해 반복한다.5. 실험결과1. 오른쪽 부분이 3 ’말단이고, 왼쪽 부분이 5’ 말단으로 이루어진 DNA 이중 나선 구조이다.2. 빨간색 부분은 Major groove 부분이고, 파란색 부분은 Minor groove 부분이다.3. 밑에서부터 10번째 되는 염기쌍에서 이중나선이 한바퀴 돌은 것을 확인할 수 있다.6. 고찰본 실험에서는 groove를 확인할 수 있다. 또한 10개의 염기쌍을 꽂고 이중나선을 이루는 골격까지 결합하고 난 후에는 이중 나선의 구조가 360도를 회전한 것을 확인할 수 있다. 이는 한 개의 검정대가 36도를 회전시키는 효과로 인해서 발생한 것이다.해당 실험에서 주의해야 할 점은 DNA의 구조 중 역평행 구조를 의도적으로 제작해야 한다는 것이다. 실제 DNA가 생성되는 환경과는 다르게, 실험자의 선택으로 인해서 가닥의 3’ 말단과 5’ 말단이 정해지기 때문이다. 따라서 실험자는 의도적으로 어느 부분이 3’말단이 될지를 정한 후, 그 5탄당에 알맞은 구조를 연결해야 한다. 해당 실험에서는 실험 과정에서 하나의 가닥은 하단 부분에 3’말단을 만든 후 그 위로 쭉 연결해가는 구조로 제작하고, 다른 가닥에 대해서는 상단에 3’ 말단을 만들고 그 아래로 쭉 연결해가는 구조로 제작할 것을 정하여, 실험 과정에 있어서 실수를 줄일 수 있도록 하였다.7. 참고문헌논문 및 서적김석환, 허창우, DNA 이중나선에서의 오류위치 검출 방법 및 효율적인 복구 알고리즘 연구, 한국정보통신학회논문지, 16.11, 2012년, 217-222쪽.박상규 외 3명, 생명과학 기초와 응용, 라이프사이언스, 2018년, 94~95쪽.최호형, 미생물학, 아카데미서적, ISBN 978-89-7616-292-2, 2004년, 311쪽.웹사이트위키백과, DNA, Hyperlink "https://ko.wikipedia.org/wiki/DNA" l "cite_note-S2019-4" https://ko.wikipedia.org/wiki/DNA#cite_note-S2019-4 (12월2일).위키백과, 샤가프의 법칙, Hyperlink "https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%83%A4%EA%B0%80%ED%94%84%EC%9D%98_%EB%B2%95%EC%B9%99" https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%83%A4%EA%B0%80%ED%94%84%EC%9D%98_%EB

자연과학| 2021.01.05| 8페이지| 2,000원| 조회(509)

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개체군의 성장 실험 보고서 (아주대학교 생명과학실험 A+ 보고서) 평가D별로예요

[12주차] 개체군의 성장 실험보고서(과목명)(학번 학과 이름)(날짜)1. Title개체군의 성장2. 실험의 목적/의의대장균을 배양하는 실험을 통해, 개체군 크기 증가에 영향을 주는 서식 환경 요인과 환경 수용성에 대해 학습한다.3. 실험원리3.1 개체군같은 서식지에 서식하고 있는 동일한 종들의 집단으로, 생물들은 개체군 내에서 세력권, 순위제, 리더제와 같은 상호작용을 하며 집단으로 생활한다. 개체군 내의 개체들끼리 생활 공간, 먹이, 배우자 등의 요소를 차지하기 위해서 여러 가지 형태의 상호 작용과 경쟁을 통해 생태적 지위를 형성한다.3.2 개체군 생장 곡선하나의 개체군 내의 개체수가 증가하는 것을 시간에 따른 그래프로 나타낸 것으로 환경 저항을 겪지 않는 이론적인 생장 곡선인 J형 (지수적 생장곡선)과 환경 저항을 겪는 실제 생장 곡선인 S형 (로지스트형 생장곡선)으로 구분된다.3.2.1 환경 수용력특정 서식지에서 최대로 증가할 수 있는 개체 수에 대한 한계로 물, 빛, 영양물질, 공간 등의 다양한 환경저항 요인에 의해서 결정되며, 환경 수용력을 넘은 개체수도 시간이 지난다면 환경 수용력 이내로 개체의 수가 조절된다.3.2.2 환경 저항생물 개체의 생장이나 번식을 저해하는 환경적 요소를 의미하며 개체 수의 기하급수적 증가, 식량 자원과 공간의 부족, 특정 개체에게 치명적인 질병 발생, 환경 오염 등을 꼽을 수 있다. 즉 개체군 성장 곡선에서 S형 곡선에 대한 원인이다.3.3 생물의 번식 전략생물종이 서식 환경의 상태에 맞춰 선택하는 번식 전략은 현재 이론적으로 R 전략과 K 전략으로 구분된다. R 전략은 자손의 수를 최대한 많이 만들어 종을 이어가려 하여서 K 전략에 비해 상대적으로 자손 각각의 개체에 쓰는 노력이 적다. K 전략은 자손의 수를 적게 만들고, 각각의 개체에 집중하여 성장하여 종을 이어가려 한다. R 전략으로 번식하는 개체들은 대부분 크기가 작고 생식시기가 빠르며, 생활사가 짧은 물들이다. 예로는 물고기, 박테리아, 쥐 등이 있다. K 전략 값 이상으로 커지지 않도록 제한하게 되는 환경 인자를 뜻하며, 빛, 온도, 먹이, 산소 등이 속한다. 위의 환경 인자는 부족할 때도 성장을 제한하지만, 과다한 경우에도 생물의 성장을 제한한다.3.5 대장균동물의 대장과 소장에 서식하는 박테리아로, 가장 많이 연구된 원핵생물의 표본 생물이다. 가장 많이 연구된 이유로는 세포가 2배의 수로 분열하는데 걸리는 시간이 20분~30분 정도로 매우 짧아서 배양이 쉬우며, 유전자 조작이 간편하여 분자생물학에서 쓰기 용이하기 때문이다. 다양한 종류의 유기물을 에너지로 사용하며, 온도나 산소의 변화에 강하여 여러 환경에서 서식 가능하다. 이러한 특성으로 인해 환경위생관리에 대한 척도로도 쓰이기도 한다.3.6 흡광도물질 또는 시료에 빛을 조였을 때, 물질 또는 시료가 빛을 흡수하는 정도를 뜻하며, 투과율의 음의 상용로그 값으로 정의된다. 이때 투과율은 투과된 빛의 양/입사된 빛의 양으로 정의한다. 본 실험에서는 UV/VIS Spectrophotometer를 통해 흡광도를 계산하며, 일반적으로 흡광도를 구하는 공식은 다음과 같다.A = () (A=흡광도, M=물체에 입사하는 빛의 세기, N=물체를 투과한 빛의 세기)3.7 Autoclave100도 이상의 높은 증기압을 이용하는 멸균을 하는 실험기구로써, 미생물학 분야에 주로 쓰이며, 본 실험에서는 배지에서의 유해균 활성을 줄이기 위해 배지를 autoclave 처리를 한다. 실험에서의 AUTOCLAVE 조건인 Autoclaved (121° C, 15. in., 20 min) 설정으로 고압 멸균하는 방법은 다음과 같다.① 먼저 물을 끓이고 수증기를 발생시켜서 AUTOCLAVE의 내부에 채워 넣는다.② 처음 5lb psi까지 올라갔을 때, 내부의 공기를 수증기와 함께 배기구로 배출해 주어야 한다. 만약 멸균 과정의 수증기에 공기가 혼합되어 있었다면, 121°C에 도달할 수 없어서 멸균이 제대로 이루어지지 않을 수 있기 때문이다.③ 다음에는 멸균기의 내부가 121°C, 15lb psi에를 모두 파괴한다.3.8 (미생물)생장곡선미생물을 추가적인 영양 공급이 이루어지지 않는 배지에서 배양할 때의 미생물의 개체 수를 곡선의 형태로 표현한 것이다. 배양하는 동안에 새로운 영양물질이나 배지가 공급되지 않으므로 영양물질은 감소하고, 노폐물의 양은 증가한다. 생장 곡선은 미생물의 종류에 따라 크게 3가지 또는 4가지 단계로 구분된다.(1) 지체기 (lag phase)미생물 개체군이 새로운 매질에 배양되었을 때, 증식에 필요한 효소와 RNA 등의 기타 물질들을 합성하며 성장을 위해 준비하는 기간이다. 대수 성장기의 배지를 새로운 배지에 옮길 때에 유도기가 발생하지 않을 수도 있다.(2) 생장기 (log phase)미생물 개체군이 최대 속도로 분열하여 증식하는 시기이다. 유도기의 준비 과정과 충분한 영양 성분으로 인해 각 세포의 평균 구성비가 거의 같게 유지되며 성장한다. 이때 급격한 수적 증가가 있으며, 그 수가 두 배 될 때까지의 시간을 doubling time이라고 한다.(3) 침체기 (Stationary phase)전체적인 개체 수의 증가나 감소가 거의 없는 시기다. 독성물질의 축적, 영양소의 고갈, 공간의 부족 등 성장을 제한하는 요소들에 의해 성장이 다수 저하된다. 이로 인해 분열하는 세포 수와 사멸하는 세포의 수가 동일하여 증감이 관측되지 않는 것처럼 보인다.(4) 사망기 (Death phase)전체적인 개체 수가 감소하는 시기이다. 영양소의 고갈, 효소의 불활성화, 노폐물의 쌓임 등으로 미생물들의 성장이 힘든 조건이 형성되어서 개체 수가 감소한다.4. 실험 방법4.1 대장균 배양 실험개체군의 변화를 빠르게 관찰하기 위해서 본 실험에서는 대장균을 두 가지 조건에 배양한다. 세포의 증식이 가장 활발하게 일어날 수 있는 조건을 만들기 위해 영양 배지로 LB Medium의 배지를 사용하고, 그에 대한 대조군을 만들기 위해 M9 Medium 배지를 사용한다. LB Medium은 대장균이 증식할 수 있는 최적의 조건을 제시하고, M9 Medium은 타 대장균의 증식 정도를 확인하기 위해 흡광도를 UV/VIS Spectrophotometer로 측정하여 판단한다.① LB 배지, M9 배지를 각각 20mL씩 준비한다.② 각각의 배지에 미리 배양해둔 대장균을 2ml씩 분주한다.③ 잘 흔든 후 각각의 배지에 따른 초깃값을 위해 각각의 배지에서 1ml씩 추출하여 Spectrophotometer 600nm에서 값을 측정한다. 이때 Spectrophotometer의 영점을 맞춘 후 사용한다.④ 각각의 배지에 대한 초기 흡광도 값을 기록한다.⑤ LB 배지와 M9 배지를 37도 조건의 water bath에 넣어 진탕 배양해 준다.⑥ 1시간마다 꺼내, 각각의 배지에서 1ml씩 추출하여 Spectrophotometer 600nm에서 값을 측정한다. 이때 LB 배지의 대조군과 M9 배지의 대조 군도 함께 설정하여 관찰하고 기록한다.⑦ 지정된 시간까지 ⑥번의 과정을 반복한다.5. 실험결과5.1 대장균 배양 실험결과총 4시간 동안 두 조건에서 대장균을 배양한 결과이다. 두 배지의 대장균 모두 시간이 지날수록 수가 증가하는 추세를 보임과 동시에 증가하는 폭은 점점 감소하는 추세를 보인다. 또한 LB 배지의 대장균이 M9배지에 비해 성장이 활발히 일어남을 확인할 수 있다.6. 고찰6.1 대장균 배양 실험에 대한 고찰대장균 배양 실험은 이론과 어느 정도는 일치하게 진행되었다. 대장균의 성장에 필요한 영양 성분이 충분한 배지인 LB 배지의 대장균은 최소 배지인 M9 배지의 대장균에 비해 성장이 활발하게 발생하였다. 그러나 본 실험에서는 이론 단계에서의 생장 곡선에 대한 전체적인 형태를 관찰할 수는 없었고, (1)지체기와 (2)생장기의 시기의 대장균을 확인할 수 있었다. LB배지의 경우 곡선의 기울기가 가장 가파른 3h ~ 4h를 생장기로 판단할 수 있고, M9배지의 경우도 마찬가지로 곡선의 기울기가 가장 가파른 2h ~ 3h를 생장기로 판단할 수 있다. 이를 통해 본 실험에서 대장균을 배양한 시간인 4시간은 LB 배지의 영양소 모두를 대장균나기 때문에 대장균을 추출하는 과정에 있어서 손을 배지 위로 지나가지 않도록 하거나 알코올 램프를 켠 상태에서 실험하는 것이 실험의 정확성에 도움이 된다.6.2 개체군 증가에 대한 QUIZ어떠한 개체군에 대해 r(내적 증가율) = 0.1, N(개체수) = 200, K(환경수용력) = 500이라고 주어질 때, 단위시간당 개체군 증가는 얼마인가? 127. 참고문헌논문 및 서적강대욱 외 2명, 사람의 O-linked N-acetyl-β-D-glucosaminidase 유전자를 함유한 대장균의 배양조건과 효소학적 특성, 미생물학회지, 40.2, 2004년, 147-153쪽.박상규 외 3명, 생명과학 기초와 응용, 라이프사이언스, 2018년, 2쪽.오승용 외 3명, 조직배양을 위한 배지조제에서 Autoclave를 대체할 나노-에멀션기법으로 안정화된 이산화염소 (바이탈옥사이드®)의 처리효과 및 방법, 한국원예학회 학술발표요지, 2014, 203-203쪽.웹사이트ZUM학습백과, 개체군, Hyperlink "http://study.zum.com/book/12946" http://study.zum.com/book/12946 (11월14일).생명과학대사전, 생장곡선, Hyperlink "https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=428680&cid=60261&categoryId=60261" https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=428680&cid=60261&categoryId=60261 (11월 17일).위키백과, 개체군, Hyperlink "https://ko.wikipedia.org/wiki/%EA%B0%9C%EC%B2%B4%EA%B5%B0" https://ko.wikipedia.org/wiki/%EA%B0%9C%EC%B2%B4%EA%B5%B0 (11월17일).위키백과, 상호작용, Hyperlink "https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%83%81%ED%98%B8%EC%9E%91%EC%9A.

자연과학| 2021.01.05| 8페이지| 2,000원| 조회(1,456)

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